KR20180041523A - 천연 코르크 필름의 제조 방법 - Google Patents

천연 코르크 필름의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천연 코르크 필름의 제조 방법에 관한 것으로, 준비된 천연 코르크 재료를 슬라이싱하여 박막의 코르크층을 형성하는 코르크층 형성 단계, 코르크층 형성 단계에서 형성된 코르크층의 일면에 섬유 시트를 부착하여 섬유층을 형성하는 섬유층 형성 단계, 코르크층의 변색 방지를 위해 섬유층 형성 단계에서 형성된 코르크층과 섬유층의 적층체를 전처리하는 전처리 단계, 및 전처리 단계를 거친 섬유층에 수지 시트를 부착하여 수지층을 형성하는 수지층 형성 단계를 포함하여 구성되어, 코르크층에 섬유층을 부착한 후 그 적층체를 탈색함으로써 빛에 의한 자연 변색을 방지하는 한편 코르크층 단독으로 탈색하는 경우 발생하는 부서짐 또는 주름 발생을 현저히 저감시킨다.

Description

천연 코르크 필름의 제조 방법 {METHOD FOR MANUFACTURING NATURAL CORK FILM}
본 발명은 천연 코르크 필름의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코르크의 산화에 빛에 의한 자연 변색을 방지할 수 있는 천연 코르크 필름의 제조 방법에 관한 것이다.
종래에는 도어 트림(door trim), 인스트루먼트 패널(instrument panel)의 가니쉬(garnish), 스위치 커버(switch cover) 등의 자동차 내장재 표면 처리 방법으로 페인트 도장, 금속 도금, 수압 전사 등이 존재하였다.
그러나, 이러한 표면 처리 방법 중 페인트 도장, 금속도금, 및 수압 전사 등은 제작 공정에서 환경오염을 발생시키고, 제품 완성 후에도 유기화합물이 지속적으로 발생함으로써, 차량 실내 VOC(Volatile Organic Compounds, 휘발성 유기화합물) 규제에 따라 그 입지가 좁아지고 있는 추세이다.
따라서, 최근 환경 보호와 연계되어 친환경 소재 또는 그 가공법에 관심이 커지고 있으며, 천연 소재 필름 인서트 성형, 천연 소재 직접 성형 등의 방법이 연구되고 있다.
이 경우, 천연 소재 직접 성형은 공정이 복잡하고, 가격이 고가여서 극히 일부의 고급 차량에만 적용되고 있는 실정이다.
이러한 다양한 이유로 인하여, 친환경적이면서도 심미감 및 고급감을 부여할 수 있는 표면 처리 방법으로서, 필름 인서트 성형 공법에 관한 연구가 활발히 진행되었다.
그러나, 필름 인서트 성형 공법에 이용 가능한 천연 소재의 고유 특성인 낮은 인장 강도와 굴곡 강도 등으로 인하여 부서짐과 깨짐 등의 현상이 지속적으로 발생해 그 적용의 한계가 있었다.
이러한 문제점을 개선하고자, 대한민국등록특허공보 KR10-1274750B1(특허문헌 1), 대한민국등록특허공보 KR10-1274752B1(특허문헌 2) 및 대한민국공개특허공보 KR10-2015-0072553A(특허문헌 3)에 개시된 바와 같이, 탄성과 유연성이 우수한 천연 코르크를 필름화하여 사용하려는 연구가 지속적으로 진행되어 왔다.
그러나, 특허문헌 1 내지 특허문헌 3을 포함하는 종래의 천연 코르크 필름의 제조 방법은, 코르크에 함유되어 있는 목재 고유의 변색 유발 성분인 리그닌(lignin) 때문에 일정 시간 경과 후 빛에 의한 자연 표면 변색이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 천연 코르크 필름의 제조 방법은, 변색 방지를 위해 코르크층의 탈색 과정을 거치는 경우, 코르크층을 단독으로 탈색하였기 때문에 탈색제의 함침 및 교반 작업에 의해 코르크층이 부서지거나 주름이 형성되는 문제점이 있다.
아울러, 종래의 천연 코르크 필름의 제조 방법은, 열압착 방식으로 수지층을 적층 형성할 때 적정 열전달 초과 시 코르크층의 표면이 탄화되거나 적정 열전달 미흡 시 수지층이 박리되는 문제점이 있다.
대한민국등록특허공보 KR10-1274750B1 대한민국등록특허공보 KR10-1274752B1 대한민국등록특허공보 KR10-2015-0072553A
전술한 문제점을 해소함에 있어, 본 발명의 목적은 전처리 단계를 통해 코르크에 함유되어 있는 목재 고유의 변색 유발 성분인 리그닌(lignin)을 제거함으로써 빛에 의한 자연 변색을 방지하게 하는 천연 코르크 필름의 제조 방법을 제공함에 있다.
또한, 전처리 단계 중 코르크층에 섬유층을 부착한 후 그 적층체를 탈색함으로써 코르크층 단독으로 탈색하는 경우 발생하는 부서짐 또는 주름 발생을 현저히 저감시키는 천연 코르크 필름의 제조 방법을 제공함에 있다.
아울러, 적정 조건 하의 열압착 방식을 통해 수지층을 효과적으로 적층 형성 할 수 있게 하는 천연 코르크 필름의 제조 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 천연 코르크 필름의 제조 방법은 준비된 천연 코르크 재료를 슬라이싱하여 박막의 코르크층을 형성하는 코르크층 형성 단계, 코르크층 형성 단계에서 형성된 코르크층의 일면에 섬유 시트를 부착하여 섬유층을 형성하는 섬유층 형성 단계, 코르크층의 변색 방지를 위해 섬유층 형성 단계에서 형성된 코르크층과 섬유층의 적층체를 전처리하는 전처리 단계, 및 전처리 단계를 거친 섬유층에 수지 시트를 부착하여 수지층을 형성하는 수지층 형성 단계를 포함하여 구성된다.
이 경우, 코르크층 형성 단계에서, 코르크층의 두께는 0.1mm 이상 1.0mm 이하인 것이 바람직하다.
한편, 코르크층 형성 단계는, 천연 코르크 나무에서 채취된 코르크를 종방향 또는 횡방향으로 박리하여 천연 코르크 재료를 준비하도록 구성될 수 있다.
아울러, 코르크층 형성 단계는, 천연 코르크 나무에서 채취된 코르크를 분쇄하여 코르크 칩을 형성한 후, 코르크 칩과 바인더를 혼합 압착하여 천연 코르크 재료를 준비하도록 구성될 수 있다.
한편, 섬유층 형성 단계에서, 섬유층은 섬유 시트를 접착제로 부착하거나 열 압착 방식으로 부착하여 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 전처리 단계는, 탈색제를 이용하여 적층체의 코르크층을 탈색하는 탈색 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 탈색제는, 과산화수소 희석액 또는 암모니아가 첨가된 과산화수소 희석액인 것이 바람직하다.
한편, 전처리 단계는, 탈색 단계에서 탈색된 적층체를 세척하는 세척 단계, 및 세척 단계에서 세척된 적층체를 건조하는 건조 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 수지층 형성 단계에서, 수지층은 수지 시트를 접착제로 부착하여 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 수지층 형성 단계에서, 수지층은 수지 시트를 열 압착 방식으로 부착하도록 구성될 수 있다.
이때, 열 압착 방식은, 롤 프레스 방식으로 수행되되, 섭씨 150도 이상 250도 이하의 온도 조건, 0.1MPa 이상 5 MPa 이하의 압력 조건, 및 0.5m/min 이상 2m/min 이하의 이동 속도 조건 하에 수행되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 천연 코르크 필름의 제조 방법은 섬유층 형성 단계를 수행한 후 전처리 단계를 수행하기 전에 섬유층 형성 단계를 거친 코르크층의 타면을 샌딩 처리하는 제 1 샌딩단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 천연 코르크 필름의 제조 방법은 전처리 단계를 수행한 후 코르크층의 타면을 샌딩 처리하는 제 2 샌딩단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 제 2 샌딩단계는, 코르크층의 두께가 0.05mm 이상 0.5mm 이하의 범위가 되도록 수행되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 천연 코르크 필름의 제조 방법은 전처리 단계를 수행한 후 칼라 수지 또는 투명 수지를 접착제나 열압착으로 부착하거나 칼라 도료 또는 투명 도료를 도장하여 코팅층을 형성하는 코팅층 형성 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 천연 코르크 필름의 제조 방법은 전처리 단계를 통해 전처리 단계를 통해 코르크에 함유되어 있는 목재 고유의 변색 유발 성분인 리그닌(lignin)을 제거함으로써 빛에 의한 자연 변색을 방지하게 한다.
또한, 본 발명에 의한 천연 코르크 필름의 제조 방법은 전처리 단계 중 코르크층에 섬유층을 부착한 후 그 적층체를 탈색함으로써 코르크층 단독으로 탈색하는 경우 발생하는 부서짐 또는 주름 발생을 현저히 저감시킨다.
아울러, 본 발명에 의한 천연 코르크 필름의 제조 방법은 적정 조건 하의 열압착 방식을 통해 수지층을 효과적으로 적층 형성 할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명에 실시예에 따른 천연 코르크 필름의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전처리 단계가 구체화된 일 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 도 2에 도시된 천연 코르크 필름의 제조 방법이 보다 구체화된 일 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명에 실시예에 따른 천연 코르크 필름의 제조 방법에 의해 제조된 코르크 필름의 일 예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명에 있어 첨부된 도면은 종래 기술과의 차별성 및 명료성, 그리고 기술 파악의 편의를 위해 과장된 표현으로 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어로써, 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 기술적 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 한편, 실시예는 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적 사항에 불과하고, 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니며, 권리범위는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술적 사상을 토대로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명에 실시예에 따른 천연 코르크 필름의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전처리 단계가 구체화된 일 예를 설명하기 위한 순서도이고, 도 3은 도 2에 도시된 천연 코르크 필름의 제조 방법이 보다 구체화된 일 예를 설명하기 위한 순서도이며, 도 4는 본 발명에 실시예에 따른 천연 코르크 필름의 제조 방법에 의해 제조된 코르크 필름의 일 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 천연 코르크 필름의 제조 방법은 코르크층 형성 단계(S10), 섬유층 형성 단계(S20), 전처리 단계(S30), 및 수지층 형성 단계(S40)를 포함하여 구성된다.
이 경우, 본 발명의 실시예에 따른 천연 코르크 필름의 제조 방법은 코팅층 형성 단계(S50), 제 1 샌딩 단계(S60), 및 제 2 샌딩 단계(S70) 중 적어도 어느 하나 이상의 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 천연 코르크 필름의 제조 방법을 도 4에 도시된 본 발명에 실시예에 따른 천연 코르크 필름의 제조 방법에 의해 제조된 코르크 필름(10)의 일 예를 토대로 설명한다.
코르크층 형성 단계(S10)는 준비된 천연 코르크 재료를 슬라이싱하여 박막의 코르크층(11)을 형성하는 단계이다.
이 경우, 코르크층 형성 단계에서 형성된 판상의 박막 코르크층(11)의 두께는 0.1mm 이상 1.0mm 이하인 것이 바람직하다. 이는, 코르크층(11)의 두께가 0.1mm 미만인 경우에는 물성이 크게 저하되어 이후의 단계를 거치기 위한 내마모성이 나오지 않으며, 1.0mm 초과인 경우에는 후술하는 전처리 단계(S30)에서 탈색제의 함침이 어려워져 탈색 효과가 저하되기 때문이다.
한편, 천연 코르크 재료는 천연 소재로서 비대생장(肥大生長)을 하는 식물의 줄기나 뿌리의 주변부에 만들어지는 보호 조직으로서 코르크 형성층의 분열에 의하여 생기기 때문에 규칙적인 세포배열을 나타내며, 단열, 방음, 전기적 절연, 탄력성 등에서 뛰어난 성질을 가지고 있다. 코르크 형성층을 포함하는 식물의 총체를 코르크 나무라 정의하기로 한다.
코르크층 형성 단계(S10)는 이러한 천연 코르크 나무에서 채취된 코르크를 종방향 또는 횡방향으로 박리하여 천연 코르크 재료를 준비한 후 슬라이싱하여 수행될 수 있다.
대안적으로, 코르크층 형성 단계(S10)는, 천연 코르크 나무에서 채취된 코르크를 분쇄하여 코르크 칩을 형성한 후, 코르크 칩과 바인더를 혼합 압착하여 천연 코르크 재료를 준비하도록 구성될 수 있다. 이후, 코르크층 형성 단계(S10)는 이러한 천연 코르크 재료를 슬라이싱하여 수행될 수 있다.
섬유층 형성 단계(S20)는 코르크층 형성 단계(S10)에서 형성된 코르크층(11)의 일면에 섬유 시트를 부착하여 섬유층(13)을 형성하는 단계이다.
이 경우, 섬유층 형성 단계(S20)에서, 섬유층(13)은 섬유 시트를 접착제로 부착하거나 열 압착 방식으로 부착하는 것이 바람직하다. 즉, 섬유층(13)은 제 1 접착층(12)을 매개로 코르크층(11)에 부착된다.
이하, 섬유층(13), 제 1 접착층(12), 및 코르크층(11)으로 형성된 층상 구조체는 적층체로 정의하여 기술하기로 한다.
한편, 섬유층 형성 단계(S20)는 열 압착 방식의 하나로 기 공지된 다수의 롤프레스 장비를 이용하여 롤프레스 방식으로 수행될 수 있다.
섬유층(13)은 코르크층(11)에 일정한 강도를 부여하기 위한 수단으로서, 그 재질과 형상은 제한이 없으나, 바람직하게는 나일론, 아크릴, 면, 폴리우레탄 등의 섬유 또는 부직포로 구성할 수 있다.
섬유층(13)의 두께는 추후 코르크 필름(10)의 성형성을 고려하여 0.1mm 이상 1.0mm 이하인 것이 바람직하다.
한편, 접착층(12)은 가격 대비 효율성 측면에서 TPU(Thermoplastic Poly Urethane) 필름을 이용하지만 특별히 한정하지 않는다. 즉, 핫멜트 필름이라 불리우는 PE, PP, TPU, EVA, PES, PA 등의 범용 수지 필름을 사용할 수 있고, 상온에서도 접착력을 보이는 일반 접착 필름을 사용할 수도 있다. 아울러, 강력한 열 안정성과 부착성이 필요한 경우에는 에폭시 수지, 멜라민 수지, 폴리우레탄 수지 등 열경화성 수지도 사용할 수 있음은 물론이다.
접착층(12)의 두께는 추후 코르크 필름(10)의 성형성을 고려하여 0.1mm 이상 1.0mm 이하인 것이 바람직하다.
제 1 샌딩 단계(S60)는 섬유층 형성 단계(S20)를 수행한 후 전처리 단계(S30)를 수행하기 전에 섬유층 형성 단계(S30)를 거친 코르크층(11)의 타면을 샌딩 처리하는 단계이다.
이 경우, 코르크층(11)의 타면을 연마하는 샌딩 처리를 수행하는 이유는 코르크층(11)의 타면의 표면 균일도를 향상시킴으로써 후술하는 전처리 단계(S30)에서 탈색 단계(S31)에서의 탈색제의 함침이 효과적으로 이루어질 수 있도록 하고, 세척 단계(S32) 및 건조 단계(S33)의 효율적 완성을 도모하게 하기 때문이다.
전처리 단계(S30)는 코르크층(11)의 변색 방지를 위해 섬유층 형성 단계(S40)에서 형성된 코르크층(11)과 섬유층(13)의 적층체를 전처리하는 단계이다.
상술하면, 전처리 단계(S30)는 섬유층(13), 제 1 접착층(12), 및 코르크층(11)으로 형성된 적층체를 탈색하는 단계로, 제 1 샌딩 단계(S60)가 더 수행된 경우에는 코르크층(11)의 타면이 샌딩 처리된 적층체를 탈색하게 된다.
이 경우, 전처리 단계(S30)는, 탈색제를 이용하여 적층체(11, 12, 13)의 코르크층(11)을 탈색하는 탈색 단계(S31)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 탈색 단계(S31)는 제작된 적층체(11, 12, 13)를 일정한 부피의 용기에 넣고 탈색제를 부어준 후 교반시켜 수행될 수 있다.
탈색제는, 코르크 필름(10)을 의도하는 색상으로 탈색할 수 있는 것이라면 본 발명에 제한 없이 적용 가능하나, 코르크 필름(10)의 생산성 및 제조 원가를 고려하여 과산화수소 희석액 또는 암모니아가 첨가된 과산화수소 희석액인 것이 바람직하다.
탈색제로 순수 물과 과산화수소를 혼합한 과산화수소 희석액을 사용하는 경우, 과산화수소는 희석액 총 중량에 대하여 20중량% 이상 50중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다. 이는, 과산화수소의 중량%가 20중량% 미만인 경우에는 의도하는 탈색 효과를 달성할 수 없기 때문이며, 50중량% 초과인 경우에는 과도한 탈색 및 코르크층(11) 손상이 야기되기 때문이다.
한편, 탈색제로 순수 물과 과산화수소의 혼합액에 암모니아를 첨가한 과산화수소 희석액을 사용하는 경우, 암모니아와 과산화수소와의 중량비가 1:20 내지 1:5인 것이 바람직하다. 이는, 암모니아가 과산화수소의 탈색 반응 속도를 효과적으로 빠르게 하기 위한 최소 필요량과 암모니아 자체의 독성에 의한 코르크층(11) 손상이 코르크 필름(10)의 제품성에 영향을 미치게 되는 한계 필요량을 고려한 것이다.
따라서, 탈색 단계(S31)는 코르크층(11)을 탈색제를 이용하여 인위적으로 탈색하는 과정을 통해 코르크 코르크 필름(10)이 사후적으로 빛에 의한 자연 변색되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.
아울러, 탈색 단계(S31)는 기존의 방식과 달리 적층체(11, 12, 13)를 탈색함으로써 코르크층(11) 단독으로 탈색하는 경우 발생하는 부서짐 또는 주름 발생을 현저히 저감시킨다.
한편, 전처리 단계(S10)는, 탈색 단계(S31)에서 탈색된 적층체(11, 12, 13)를 세척하는 세척 단계(S32), 및 세척 단계(S32)에서 세척된 적층체(11, 12, 13)를 건조하는 건조 단계(S32)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
세척 단계(S32)는 특히 코르크층(11)에 함침된 탈색제를 제거하기 위한 과정이며, 일정한 용기에 담긴 순수한 물에 탈색제를 통해 탈색된 적층체(11, 12, 13)를 특정한 시간 동안 담그고 교반하는 과정을 1회 내지 5회 정도 수행하여 이루어질 수 있다.
이때, 추가적으로 탈색제를 중화시키기 위해서 세척 단계(S32) 중 또는 세척 단계(S32) 진행 전에 탈색제를 중화시킬 수 있는 일정한 중화제가 코르크층(11)에 적용될 수도 있다.
건조 단계(S33)는, 세척된 적층체(11, 12, 13)에 대해서 이후 단계를 진행할 수 있도록, 특히 코르크층(11)에 포함된 수분을 제거하는 과정이다.
이때, 건조 단계(S33)는 코르크층(11)의 파괴를 방지하고 제조 시간 절감을 위해서, 건조 온도는 특정한 온도 범위, 바람직하게는 섭씨 10도 이상 50도 이하로 제한될 수 있고, 건조 시간은 특정한 시간 범위, 바람직하게는 1 시간 이상 100 시간 이하로 제한될 수 있다. 건조 온도의 범위를 섭씨 10도 이상 50도 이하로 한정하는 이유는, 건조 온도가 섭씨 10도 미만이면 건조시간이 길어져 효율성이 떨어지고, 건조 온도가 섭씨 50도 초과이며 올라가면 코르크층(11)의 급격한 건조로 인해 표면에 주름이 생기는 등 표면 품질이 저하되기 때문이다.
한편, 도시되어 있지는 않으나, 탈색된 코르크층(11)을 천연 코르크 색상 또는 의도한 색상으로 염료를 이용하여 착색하는 과정이 추가적으로 수행될 수도 있다.
제 2 샌딩 단계(S70)는 전처리 단계(S30)를 수행한 후 코르크층(11)의 타면을 샌딩 처리하는 단계이다.
이 경우, 코르크층(11)의 타면을 연마하는 샌딩 처리를 수행하는 이유는 전처리 단계(S30)에서 탈색제의 탈색 작용에 의해 불규칙해진 코르크층(11) 타면의 표면 균일도를 향상시킴으로써 코르크 필름(10)의 제품 완전성을 도모하게 되고, 후술하는 코팅층 형성 단계(S30)에서 코팅층(17)의 형성이 효과적으로 이루어질 수 있게 하기 때문이다.
제 2 샌딩단계(S70)는 후술하는 수지층 형성 단계(S40) 이후에는 열압착 공정 등에 의해 코르크층(11)의 두께가 현저히 감소하여 그 두께 측정이 어려울 뿐만 아니라, 샌딩 처리 공정도 어려워지므로, 전처리 단계(S30)를 수행한 후 수지층 형성 단계(S40) 전에 수행되는 것이 바람직하다.
이때, 제 2 샌딩단계(S70)는, 코르크층(11)의 두께가 0.05mm 이상 0.5mm 이하의 범위가 되도록 수행되는 것이 바람직하다. 이는, 코르크층(11)의 두께가 0.05mm 미만인 경우에는 물성이 크게 저하되어 코르크 필름(10)의 쿠션감 또는 코르크층(11) 자체의 내마모성이 도출되지 않으며, 0.5mm 초과인 경우에는 코르크 필름(10)의 성형성이 저하되고 코팅층(17) 형성 시 접착 공정 등의 효율성이 저감되기 때문이다.
수지층 형성 단계(S40)는 전처리 단계(S30)를 거친 섬유층(13)에 수지 시트를 부착하여 수지층(15)을 형성하는 단계이다.
상술하면, 수지층 형성 단계(S40)는 수지층(15)을 제 2 접착층(14)을 매개로 하여 섬유층(13)에 부착 형성하는 단계로, 제 2 샌딩 단계(S70)가 더 수행된 경우에는 코르크층(11)의 타면이 샌딩 처리된 상태로 수행되게 된다.
수지 시트는 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 수지로 구성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 열가소성 수지인 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리아세탈 수지, 나일론 수지, 스틸렌 수지, 폴리카보네이트 수지 등으로 구성될 수 있다. 또한, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 폴리우레탄 수지 등의 열경화성 수지로 구성될 수도 있다.
이 때, 수지 시트의 두께는 0.1mm 이상 1mm 이하인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이는, 수지 시트의 두께가 0.1mm 미만일 경우 굴곡 강도와 경도가 매우 약해 제품의 형상을 잡아주는데 어려움이 있으며, 1mm 이상일 경우 코르크 필름(10)의 성형성이 저하되기 때문이다.
한편, 접착층(14)은 가격 대비 효율성 측면에서 TPU(Thermoplastic Poly Urethane) 필름을 이용하지만 특별히 한정하지 않는다. 즉, 핫멜트 필름이라 불리우는 PE, PP, TPU, EVA, PES, PA 등의 범용 수지 필름을 사용할 수 있고, 상온에서도 접착력을 보이는 일반 접착 필름을 사용할 수도 있다. 아울러, 강력한 열 안정성과 부착성이 필요한 경우에는 에폭시 수지, 멜라민 수지, 폴리우레탄 수지 등 열경화성 수지도 사용할 수 있음은 물론이다.
접착층(14)의 두께는 추후 코르크 필름(10)의 성형성을 고려하여 0.1mm 이상 1.0mm 이하인 것이 바람직하다.
한편, 수지층 형성 단계(S40)에서, 수지층(15)은 수지 시트를 접착제로 부착하여 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 수지층 형성 단계(S40)에서, 수지층(15)은 수지 시트를 열 압착 방식으로 부착하여 형성되는 것이 바람직하다.
이 경우, 수지층 형성 단계(S40)는 열 압착 방식의 하나로 기 공지된 다수의 롤프레스 장비를 이용하여 롤프레스 방식으로 수행될 수 있다.
이때, 열 압착 방식은, 롤 프레스 방식으로 수행되되, 바람직하게는, 섭씨 150도 이상 250도 이하의 온도 조건, 0.1MPa 이상 5 MPa 이하의 압력 조건, 및 0.5m/min 이상 2m/min 이하의 이동 속도 조건 하에 수행되는 것이 바람직하다.
이러한 조건은, 코르크층(11)의 탄화 방지, 제 2 접착층(14)의 접착력 증대, 섬유층(13) 및 수지층(15)의 손상 방지를 고려하여 실험적으로 도출한 롤 프레스 수행 조건으로서, 코르크 필름(10)의 완전성 및 제품성을 향상시키는 조건임을 실험적으로 확인할 수 있었다.
상술하면, 온도 조건을 150도 이상 250도 이하의 범위로 한정하는 이유는, 작업 온도가 150도 미만인 경우 접착층(14)으로 주로 사용하는 소재인 TPU필름의 용융 온도를 고려할 때 의도하는 섬유층(13)과 수지층(15) 간이 접착력이 형성되지 않고, 작업 온도가 250도 초과인 경우 코르크층(11)의 표면이 검게 탄화되어 상품성이 저하되는 문제가 발생하기 때문이다.
또한, 압력 조건을 0.1MPa 이상 5 MPa 이하의 범위로 한정하는 이유는, 작업 압력이 0.1MPa 미만일 경우 작업 시 고온에서 용융된 접착층(14)이 섬유층(13)과 수지층(15)의 계면 사이를 충분히 침투하지 못해 의도하는 접착력이 형성되지 않고, 작업 압력이 5MPa 초과인 경우 과도한 압력에 코르크층(11)의 표면 손상이 야기되는 문제가 발생하기 때문이다.
또한, 롤 플레스에 의한 이동 속도 조건을 0.5m/min 이상 2m/min 이하의 범위로 한정하는 이유는, 이동 속도가 0.5m/min 미만인 경우 고온의 작업 온도 환경 하에서 체류 시간이 길어져 코르크층(11)의 표면이 검게 탄화되고, 2m/min 초과인 경우 접착층(14)으로 사용하는 TPU필름에 열 전달이 어려워져 의도하는 접착력이 형성되지 않는 문제가 발생하기 때문이다.
한편, 이러한 롤 프레스 방식 수행 조건 외에도 열 압착 작업 후 가열되었던 중간적층구조물(11, 12, 13, 14, 15)을 냉각시켜주는 구간이 있는 특수 롤 프레스(더블 벨트 롤 프레스)를 사용하여 코르크층(11)의 표면 품질에 더욱 완전을 기할 수도 있다.
코팅층 형성 단계(S50)는 전처리 단계(S30)를 수행한 후 칼라 수지 또는 투명 수지를 접착제나 열압착으로 부착하거나 칼라 도료 또는 투명 도료를 도장하여 코팅층(17)을 형성하는 단계이다.
상술하면, 코팅층 형성 단계(S50)는 코팅층(17)을 제 3 접착층(16)을 매개로 하여 코르크층(11)의 타면에 부착 형성하는 단계로, 제 2 샌딩 단계(S70)를 통해 그 타면이 샌딩 처리되고, 고온 고압 하의 수지층 형성 단계(S40)가 더 수행된 후에 수행되는 것이 코팅층(17)의 완전성에 유리하다.
코팅층(17)은 폴리카보네이트 수지, 폴레우레탄 수지, 에폭시 수지, ABS수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리아세탈 수지 등과 같은 열가소성 및 열경화성 수지로 구성될 수 있다. 특히, 코팅층(17)은 이러한 재질로 박막의 칼라 수지 또는 투명 수지를 형성하여 접착제나 열 압착 방식으로 부착함으로써 코르크층(11), 접착층(16)과 함께 층상 구조로 형성될 수 있다. 더 나아가, 코팅층(17)은 동일한 재질을 갖는 액상의 수지를 코르크 층(11)의 표면에 도포 및 경화시켜 형성될 수 있다.
한편, 접착층(16)은 가격 대비 효율성 측면에서 TPU(Thermoplastic Poly Urethane) 필름을 이용하지만 특별히 한정하지 않는다. 즉, 핫멜트 필름이라 불리우는 PE, PP, TPU, EVA, PES, PA 등의 범용 수지 필름을 사용할 수 있고, 상온에서도 접착력을 보이는 일반 접착 필름을 사용할 수도 있다. 아울러, 강력한 열 안정성과 부착성이 필요한 경우에는 에폭시 수지, 멜라민 수지, 폴리우레탄 수지 등 열경화성 수지도 사용할 수 있음은 물론이다.
접착층(16)의 두께는 추후 코르크 필름(10)의 성형성을 고려하여 0.1mm 이상 1.0mm 이하인 것이 바람직하다.
한편, 코팅층 형성 단계(S50)는 수지층 형성 단계(S40)까지 완료된 반제품 상태의 적층구조물(11, 12, 13, 14, 15)을 인서트 성형을 통하여 자동차 내장 부품화 한 후 도료 도포, 건조 등 일정 코팅 공정으로 수행될 수 있음은 물론이다.
또한, 코팅층 형성 단계(S50)는 코르크층(11)의 타면에 원하는 색상을 입히기 위한 칼라층을 도포한 후 건조하고, 다시 칼라층에 표면 물성 보강을 위한 투명 클리어층을 도포한 후 건조하는 등의 과정으로 수행될 수 있음은 물론이다.
이상에서와 같이, 본 발명에 의한 천연 코르크 필름의 제조 방법은 전처리 단계를 통해 리그닌을 제거하여 코르크 필름의 빛에 의한 자연 변색을 방지하게 하고, 특히 코르크층에 섬유층을 부착한 후 그 적층체를 탈색하여 코르크층 단독으로 탈색하는 경우 발생하는 부서짐 또는 주름 발생을 현저히 저감시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 기초로 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해해야 한다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 이하 기술할 특허청구범위에 의하며, 상술한 발명의 구체적 내용을 토대로 정해져야 할 것이다.
본 발명은 천연 코르크 필름의 제조 방법에 관한 것으로, 자동차 내장 부품의 표면 처리와 관련된 산업 분야에 이용 가능하다.
S10: 코르크층 형성 단계
S20: 섬유층 형성 단계
S30: 전처리 단계
S31: 탈색 단계
S32: 세척 단계
S33: 건조 단계
S40: 수지층 형성 단계
S50: 코팅층 형성 단계
S60: 제 1 샌딩 단계
S70: 제 2 샌딩 단계
10: 천연 코르크 필름
11: 코르크층
12: 제 1 접착층
13: 섬유층
14: 제 2 접착층
15: 수지층
16: 제 3 접착층
17: 코팅층

Claims (15)

  1. 준비된 천연 코르크 재료를 슬라이싱하여 박막의 코르크층을 형성하는 코르크층 형성 단계;
    상기 코르크층 형성 단계에서 형성된 코르크층의 일면에 섬유 시트를 부착하여 섬유층을 형성하는 섬유층 형성 단계;
    상기 코르크층의 변색 방지를 위해 상기 섬유층 형성 단계에서 형성된 상기 코르크층과 상기 섬유층의 적층체를 전처리하는 전처리 단계; 및
    상기 전처리 단계를 거친 상기 섬유층에 수지 시트를 부착하여 수지층을 형성하는 수지층 형성 단계;
    를 포함하는 천연 코르크 필름의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 코르크층 형성 단계에서,
    상기 코르크층의 두께는 0.1mm 이상 1.0mm 이하인 것을 특징으로 하는 천연 코르크 필름의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 코르크층 형성 단계는,
    천연 코르크 나무에서 채취된 코르크를 종방향 또는 횡방향으로 박리하여 상기 천연 코르크 재료를 준비하는 것을 특징으로 하는 천연 코르크 필름의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 코르크층 형성 단계는,
    천연 코르크 나무에서 채취된 코르크를 분쇄하여 코르크 칩을 형성한 후, 상기 코르크 칩과 바인더를 혼합 압착하여 상기 천연 코르크 재료를 준비하는 것을 특징으로 하는 천연 코르크 필름의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 섬유층 형성 단계에서,
    상기 섬유층은 상기 섬유 시트를 접착제로 부착하거나 열 압착 방식으로 부착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 천연 코르크 필름의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전처리 단계는,
    탈색제를 이용하여 상기 적층체의 상기 코르크층을 탈색하는 탈색 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 코르크 필름의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 탈색제는,
    과산화수소 희석액 또는 암모니아가 첨가된 과산화수소 희석액인 것을 특징으로 하는 천연 코르크 필름의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 전처리 단계는,
    상기 탈색 단계에서 탈색된 상기 적층체를 세척하는 세척 단계; 및
    상기 세척 단계에서 세척된 상기 적층체를 건조하는 건조 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 코르크 필름의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 수지층 형성 단계에서,
    상기 수지층은 상기 수지 시트를 접착제로 부착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 천연 코르크 필름의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서, 수지층 형성 단계에서,
    상기 수지층은 상기 수지 시트를 열 압착 방식으로 부착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 천연 코르크 필름의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 열 압착 방식은,
    롤 프레스 방식으로 수행되되,
    섭씨 150도 이상 250도 이하의 온도 조건, 0.1MPa 이상 5 MPa 이하의 압력 조건, 및 0.5m/min 이상 2m/min 이하의 이동 속도 조건 하에 수행되는 것을 특징으로 하는 천연 코르크 필름의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 섬유층 형성 단계를 수행한 후 상기 전처리 단계를 수행하기 전에 상기 섬유층 형성 단계를 거친 상기 코르크층의 타면을 샌딩 처리하는 제 1 샌딩단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 코르크 필름의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전처리 단계를 수행한 후 상기 코르크층의 타면을 샌딩 처리하는 제 2 샌딩단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 코르크 필름의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 제 2 샌딩단계는,
    상기 코르크층의 두께가 0.05mm 이상 0.5mm 이하의 범위가 되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 천연 코르크 필름의 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 전처리 단계를 수행한 후 칼라 수지 또는 투명 수지를 접착제나 열압착으로 부착하거나 칼라 도료 또는 투명 도료를 도장하여 코팅층을 형성하는 코팅층 형성 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 코르크 필름의 제조 방법.
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